07.06.2007

Обзор современных крепежных изделий

Нагрузки, действующие на болтовое соединение
Нагрузки, действующие на болтовое соединение
Гвозди
Гвозди
Болты
Болты
Винты
Винты
Шпильки
Шпильки
Шурупы
Шурупы
Гайки
Гайки
Шайбы
Шайбы
Заклепки
Заклепки
Дюбели
Дюбели
Анкеры
Анкеры
При проведении любых строительных, отделочных или ремонтных работ невозможно обойтись без крепежных изделий. Стоимость крепежных деталей обычно составляет 0,5–0,8% общей стоимости строительных или ремонтных работ. В связи с этим следует со всей серьезностью подходить к выбору крепежных изделий, т.к. каждый их вид предназначен для решения совершенно определенных задач. Правильный выбор крепежных изделий обеспечивает надежную и долговременную эксплуатацию соединений.

Для начала необходимо разобраться, каким именно нагрузкам подвергаются элементы крепежа в процессе эксплуатации. Эти нагрузки могут различаться:
  • по величине (вес, который выдерживает крепление),
  • по направлению,
  • изменяться или не изменяться во времени (т.е. быть статическими или динамическими).

    По направлению различаются (см. рис. 2):
  • продольная (вырывающая) нагрузка,
  • поперечная (срезающая) нагрузка,
  • а также угловая нагрузка, которая складывается из двух первых.

    Соответственно от величины продольной нагрузки зависит принцип крепления (за счет силы трения или внутреннего упора), а поперечные нагрузки могут предъявлять особые требования к конструкции и материалу крепежного изделия.

    Возможно построение классификаций крепежных изделий по различным параметрам. Крепежные изделия и соответственно образуемые с их помощью соединения могут различаться по наличию или отсутствию резьбы (которая в свою очередь может быть метрической или дюймовой и иметь разнообразную форму), могут быть разъемными или неразъемными, требовать предварительного сверления или нет. Построение единой логичной системы классификации весьма затруднительно, т.к. одни и те же крепежные детали можно использовать по-разному, а одинаковые по конструкции, но различные по материалу изготовления изделия будут относиться к разным классам крепежа. Кроме того, существует разнобой в наименовании одинаковых крепежных деталей. Например, забитый с помощью молотка шуруп, оставаясь номинально шурупом, по сути, будет являться гвоздем, винт, закрепленный с помощью гайки, превращается в болт, пластмассовые анкеры скорее следует отнести к дюбелям, а дюбель-гвоздь, пристреливаемый из монтажного пистолета, является не дюбелем, а гвоздем.

    Различают одноразовые крепежные изделия — гвозди (за исключением двухголовочных опалубных), заклепки, и изделия, которые можно использовать несколько раз.

    К деталям с внешней рабочей поверхностью следует отнести гвозди, шурупы, винты, болты, шпильки, заклепки. Внутренней рабочей поверхностью, которая определяет их функциональность, обладают гайки. Анкеры и дюбели имеют как наружную, так и внутреннюю рабочие поверхности.

    Приведенная ниже классификация не претендует на абсолютность — это скорее путеводитель по ассортименту крепежных изделий с указанием их особенностей (при этом используются определения из ГОСТ 27017–86), специфики применения и наиболее употребляемых в настоящее время видов.

    Гвозди
    Этот класс крепежных изделий не требует детального описания, поскольку хорошо знаком всякому, но заслуживает более подробного рассказа. Необходимо упомянуть гвоздеобразный шуруп для гвоздевого дюбеля — гвоздь с резьбой, который работает в комплексе с пластмассовым дюбелем. Подобное изделие при монтаже забивают как гвоздь, а при необходимости разборки вывинчивают как шуруп. Используется для установки плинтусов и крепежа легких деревянных конструкций.

    Болты
    Болт — это крепежное изделие в форме стержня с наружной резьбой на одном конце и с головкой на другом, образующее соединение при помощи гайки. Болт может иметь резьбу по всему стержню (полная резьба) или на хвостовой части (неполная резьба). Как правило, болт имеет шестигранную головку, реже внутренний шестигранник под ключ. Существуют болты с Т-образной, полукруглой и потайной головками, а также откидные, костыльковые и анкерные болты. Некоторые болты имеют шип или ус на опорной поверхности головки, которые служат для предотвращения проворачивания. Используются для болтового соединения (схема на рисунке), то есть при отсутствии внутренней резьбы в соединяемых деталях и необходимости неоднократной сборки и разборки.

    Винты
    Винт — это крепежное изделие для образования соединения или фиксации, выполненное в форме стержня с наружной резьбой на одном конце и конструктивным элементом для передачи крутящего момента на другом. Конструктивный элемент для передачи крутящего момента имеет несколько разновидностей. Самый распространенный из них — шлиц. Шлиц — это углубление специальной формы в торце головки болта, винта или шурупа. Самый простой шлиц имеет форму прямой сквозной или несквозной прорези. Кроме того, распространен крестообразный шлиц (в том числе варианты Philips и Pozidrive). Также существует шестиконечный шлиц Тоrх. Внутренний шестигранник также по определению является шлицем.

    Кроме того, винт может быть оборудован шестигранной головкой. Головка винта бывает по форме:
  • цилиндрической,
  • цилиндрической скругленной,
  • полукруглой,
  • потайной,
  • полупотайной,
  • линзообразной.

    Существуют самонарезающие винты (с острым или плоским концом), которые в процессе завинчивания выполняют резьбу в соединяемом материале. Винт с внутренним шестигранником под ключ незаменим в случаях, когда необходимо произвести крепление в углублении цилиндрической формы. Винтовые соединения применяются при наличии внутренней резьбы в соединяемых материалах без использования гайки и не предполагают частой сборки и разборки. С эстетической точки зрения винтовые соединения (особенно при использовании деталей с потайной головкой) выгодно отличаются от соединений болтовых.

    Шпильки
    Шпилька — крепежное изделие в форме цилиндрического стержня с наружной резьбой на обоих концах или на всей длине стержня. Шпилечное соединение применяется при наличии резьбы в одном из соединяемых материалов. Фиксация производится с помощью гайки (при необходимости добавляется шайба). Следует заметить, что использование шпилек не украшает внешний вид соединения.

    Шурупы
    Шуруп — крепежное изделие в форме стержня со специальной наружной резьбой, резьбовым коническим концом и головкой на другом конце, образующее резьбу в отверстии соединяемого деревянного или пластмассового изделия. При этом специальная резьба имеет заостренный треугольный профиль и большую ширину впадины по сравнению с шириной зуба.

    Это — наиболее часто применяемый в строительных и отделочных работах класс крепежного изделия. Незаменим при монтаже гипсокартонных листов на металлический (саморез с частой резьбой) или деревянный (саморез с редкой резьбой) каркас. Различные виды шурупов применяются при выполнении кровельных, фасадных работ, при соединении металлических листов.

    Кровельный шуруп имеет шестигранную головку и оборудован обыкновенной шайбой и уплотнительной шайбой из атмосферостойкой нестареющей резины. Выпускается окрашенным (до 18 цветов), и поэтому его применение способствует созданию эстетически достойного внешнего вида здания. Строение шлицев и головок шурупов не отличается от аналогичных элементов винтов. Сантехнические шурупы имеют шестигранную головку.

    Гайки
    Гайка — это крепежное изделие с резьбовым отверстием и конструктивным элементом для передачи крутящего момента. Применяется в болтовых и шпилечных соединениях, часто в сочетании с шайбой. Кроме обыкновенной используются несколько особых разновидностей гаек:

    1. Колпачковая гайка (элемент со сферической и плоской торцевыми поверхностями и глухим резьбовым отверстием) применяется в качестве декоративной.
    2. Гайка-барашек имеет плоские выступающие элементы для передачи крутящего момента и затягивается вручную.
    3. Самоконтрящаяся гайка имеет нейлоновый вкладыш, который предохраняет от самопроизвольного отвинчивания. Подобная деталь применяется при повышенных вибронагрузках.
    4. Гайка с фланцем.
    5. Корончатая гайка.
    6. Удлиненная.
    7. Прорезная.
    8. Приварная.

    Шайбы
    Шайба — это крепежное изделие с отверстием, подкладываемое под гайку или головку болта либо винта для увеличения опорной поверхности и/или предотвращения их самоотвинчивания. Различается несколько видов шайб:
  • Плоская шайба имеет плоскую опорную поверхность.
  • Стопорная шайба служит для предотвращения самоотвинчивания крепежных изделий при помощи конструктивных элементов.
  • Пружинная шайба (также называемая гровером) — это разрезная круглая шайба, концы которой расположены в разных плоскостях, служащая для предотвращения самоотвинчивания крепежных изделий посредством ее упругой деформации под нагрузкой. Изготавливается из пружинной стали.
  • Контрящая шайба также изготавливается из пружинной стали (по виду напоминает гровер, но не имеет разреза).

    Заклепки
    Заклепка — это крепежное изделие в форме гладкого цилиндрического стержня с головкой на одном конце, служащее для получения неразъемного соединения за счет образования головки на другом конце стержня пластической деформацией. В настоящее время для работ с применением гипсокартонных или металлических листов используются тяговые заклепки. Как правило, ножка тяговой заклепки выполняется из стали. Устанавливается с помощью специального аппарата.

    Дюбели и анкеры
    Основной принцип, на котором основана работа анкеров и дюбелей, можно продемонстрировать на простом примере. В бетонной стене высверливается отверстие, в него помещается деревянная пробка, в которую вбивается гвоздь. Именно необходимостью надежного крепления в твердых основаниях вызвано появление анкеров и дюбелей. Анкерное (дюбельное) крепление состоит из двух элементов. Во-первых, это гильза, которая устанавливается в предварительно высверленное отверстие. Между гильзой и материалом основания возникает сила трения. Это происходит за счет механического расширения гильзы в отверстии — что может достигаться разными способами. В гильзу вставляется крепежная деталь — болт, винт, шпилька, шуруп, специальный гвоздь. Кроме этого, анкеровка может происходить за счет внешнего (анкеры MOLA и OLA) или внутреннего упора.

    Анкеры предназначены для восприятия высоких нагрузок и поэтому выполняются из металла. Дюбели рассчитаны на меньшие нагрузки и изготавливаются из пластика (нейлон, полиэтилен). Из областей практического применения анкеров следует упомянуть монтаж дверных коробок, специальные дюбели используются для установки оконных пакетов.


    Крепежные изделия (в большинстве случаев они изготавливаются из стали, в том числе из нержавеющей или кислотоупорной), как правило, имеют специальные покрытия, которые могут быть защитными или декоративными. Защитные покрытия предохраняют деталь от коррозионного воздействия внешней среды. Декоративные покрытия придают внешнему виду изделия надлежащие эстетические качества. Для защитных покрытий используются в основном цинк и хром. Для декоративных — медь, никель и хром.

    Рассмотрим наиболее часто употребляемые виды покрытий для крепежных деталей. Прежде всего, это цинковое защитное покрытие, которое встречается в двух вариантах:

    1. Горячеоцинкованное покрытие получается путем погружения изделия в расплавленный цинк (температура 450–480°С). Слой такого покрытия колеблется в пределах 50–150 мкм.
    2. Электрооцинкованное покрытие (толщина 5–35 мкм) образуется гальванизацией.

    Антикоррозийная устойчивость цинкового покрытия может быть увеличена с помощью пассирования изделия в растворе хромовой кислоты, в результате чего на поверхности детали образуется хроматная пленка (соединение цинка с хромом). На защитные свойства этой пленки не влияют даже царапины. Изделия с таким покрытием называются желтопассированными. Если предполагается дальнейшая окраска или лакирование, то целесообразно применить фосфатированные крепежные изделия. Такое покрытие обладает хорошими антикоррозийными качествами и повышает адгезию лакокрасочных материалов.


    Приведенный обзор крепежных изделий является кратким и, конечно, далек от исчерпывающей полноты. В нем не рассмотрены некоторые специальные детали для крепежа — например, штифты и шплинты. Отдельной темой являются также крепления, подразумевающие использование клеящих составов, — клеевые анкеры.


    По материалам журнала "Строительный сезон"